一种天线装置及相关设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种天线装置及相关设备，该天线装置可包括：天线阵列和控制单元；所述控制单元用于从所述天线阵列的N行乘M列辐射单元中确定第一天线子阵列，所述第一天线子阵列包括X1行乘Y1列辐射单元，且X1大于Y1；控制所述第一天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第一波束；根据接收端的反馈，从所述多个第一波束中确定一个第一对准波束；所述控制单元还用于从所述N行乘M列辐射单元中确定第二天线子阵列，所述第二天线子阵列包括X2行乘Y2列辐射单元，且Y2大于X2；控制所述第二天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第二波束；根据接收端的反馈，从所述多个第二波束中确定一个第二对准波束。采用本发明专利技术实施例可以提升波束对准的效率。波束对准的效率。波束对准的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种天线装置及相关设备


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种天线装置及相关设备。

技术介绍

[0002]大型天线阵列由于频率高，增益高可克服多径传输的路径损耗，满足5G通信中对回传和移动等场景要求。大型阵列中阵列单元越多，波束宽度越窄，在指定的扫描范围内波束对准越具有挑战性，波束扫描与波束对准的时间越长。
[0003]在阵列波束对准中，单波束覆盖范围小，需要波束扫描的方式进行波束之间不断切换。对于远距离的点对点通信(Point to Point communication，PTP)，收发天线的波束对准需要完成扇区扫描(Sector Level Sweep，SLS)的过程，而且收发两端需要各做一次波束扫描。发射端天线阵列依次发出含扇区编号(sector ID，SID)的数据，同时接收端通过准全向天线接收信号，通过接收信号的质量判断并反馈最佳的扇区编号的信息给发射端；同样，接收天线依次发出含SID的数据，发射天线通过准全向天线接收信号，并反馈最佳的扇区编号的信息给接收端；通过扇区扫描的反馈和告知，完成收发天线完成波束上的对准，因此波束扫描的时间与波束个数成正比，假设发射阵列共有X个波束待扫描，接收阵列有Y个波束待扫描，每次波束扫描时间为T，则做一次全范围扫描时间为X
×
Y
×
T。
[0004]上述波束对准方式，对于远距离的点对点通信，需要大量的时间进行波束扫描，会使得波束扫描对准的效率大大降低，不能满足未来5G高频高速移动性等接入场景的需求。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种天线装置及相关设备，以提升波束对准的效率。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种天线装置，可包括：天线阵列和控制单元；
[0007]所述天线阵列，至少包括N行乘M列辐射单元；
[0008]所述控制单元，用于从所述N行乘M列辐射单元中确定第一天线子阵列，所述第一天线子阵列包括X1行乘Y1列辐射单元，其中，1≤X1≤N，1≤Y1≤M，且X1＞Y1；控制所述第一天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第一波束，其中，不同的相移增量对应不同的第一波束；根据接收端的反馈，从所述多个第一波束中确定一个第一对准波束。
[0009]本专利技术实施例，基于现有技术中的天线阵列的硬件结构，通过天线装置中的控制单元，控制天线阵列中的第一天线子阵列的相移增量变化以生成多个第一波束，而该第一天线子阵列包括X1行乘Y1列辐射单元，其中X1大于Y1，则表示该天线子阵列在列的方向上辐射单元个数大于行方向上的辐射单元个数，而由于辐射单元个数越少，波束越宽，辐射单元个数越多，波束越窄。因此，该第一天线子阵列生成的第一波束，在行方向上的波束宽度大于列方向上的波束宽度，所以最终确定的第一对准波束也是在行方向上范围较宽在列方向上较窄的指向范围。综上，本专利技术实施例，通过控制第一天线子阵列形成行方向上较宽列方向上较窄的波束，因此可以大幅度减少在宽波束方向(即行方向)上的扫描次数，且有效缩小了在窄波束方向(即列方向)上对准波束的指向范围。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述控制单元，还用于：从所述N行乘M列辐射单元中确定第二天线子阵列，所述第二天线子阵列包括X2行乘Y2列辐射单元，其中，1≤X2≤N，1≤Y2≤M，且Y2＞X2；控制所述第二天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第二波束，其中，不同的相移增量对应不同的第二波束；根据接收端的反馈，从所述多个第二波束中确定一个第二对准波束。
[0011]本专利技术实施例，基于上述第一方面利用第一天线子阵列中在列方向的辐射单元数大于行方向上的辐射单元数的特征，生成了行方向上较宽而列方向上较窄的波束，由于行方向上波束宽度可以直接覆盖行方向上的扫描范围，因此大幅度减少了行方向上的扫描次数，进一步地，利用第二天线子阵列中在行方向上的辐射单元数大于列方向上的辐射单元数的特征，生成了列方向上较宽而行方向上较窄的波束，由于列方向上波束宽度覆盖原有列方向上的扫描范围，因此大幅度减少了列方向的扫描次数。综上，本专利技术实施例，利用第一波束(行方向宽列方向窄)和第二波束(列方向宽行方向窄)分别在垂直方向和水平方向上的波束扫描，得到第一对准波束和第二对准波束，根据该第一对准波束和第二对准波束相交的指向范围，最终可以确定出一个在行方向和列方向上均较窄的波束指向范围，从而可以通过较少的波束扫描次数，确定一个范围较为精准对准指向区域，提升波束对准的效率。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述控制单元可以先确定所述第二天线子阵列，以确定所述第二对准波束，再确定所述第一天线子阵列，以确定所述第一对准波束。即本专利技术实施例可以先进行垂直方向(列方向)上的扫描，再进行水平方向(行方向)上的扫描；也可以先进行水平方向上的扫描，再进行垂直方向上的扫描，本申请不作具体限定，并且本申请中的N行与M列辐射单元之间的位置关系是相对垂直的。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述控制单元，还用于：对所述第一天线子阵列中的每一列辐射单元的功放控制的幅度进行汉宁窗加权处理。本专利技术实施例通过在垂直粗扫过程中，对第一天线子阵列中的辐射单元在列方向上进行汉宁窗处理，展宽第一波束在列方向上的宽度，从而减少第一波束在列方向上的扫描次数，减少扫描时间。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述控制单元，还用于：对所述第二天线子阵列中的每一行辐射单元的功放控制的幅度进行汉宁窗加权处理。本专利技术实施例通过在水平粗扫过程中，对第一天线子阵列中的辐射单元在行方向上进行汉宁窗处理，展宽第二波束在行方向上的宽度，从而减少第二波束在行方向上的扫描次数，减少扫描时间。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述控制单元，还用于从所述N行乘M列辐射单元中确定第三天线子阵列，所述第三天线子阵列包括X3行乘Y3列辐射单元，其中，X1≤X3≤N，Y2≤Y3≤M；控制所述第三天线子阵列根据不同的相移增量生成不同指向的多个第三波束，其中，所述多个第三波束在所述第一平面上投影的圆心在对准区域内，所述对准区域为所述第一对准波束在所述第一平面上的投影和所述第二对准波束在所述第一平面上的投影相交的区域；根据接收端的反馈，从所述多个第三波束中确定一个第三对准波束。本专利技术实施例，基于上述垂直和水平方向上的波束扫描所确定的对准波束的指向范围，在该指向范围中通过细扫方式进一步确定对准波束的指向，从而进行更精确的波束对准。
[0016]第二方面，本专利技术实施例提供了一种天线装置，可包括：处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储天线控制代码，所述处理器用于调用所述天线控制代码来执行上述第一
方面或者结合第一方面的任意一方面中的天线装置中的控制单元所执行的操作。
[0017]第三方面，本专利技术实施例提供了一种天线装置，可包括：
[0018]第一确定单元，用于从所述N行乘M列辐射单元中确定第一天线子阵列，所述第一天线子阵列包括X1行乘Y1列辐射单元，其中，1≤X1≤N，1≤Y1≤M，且X1＞Y1；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线装置，其特征在于，包括：天线阵列和控制单元；所述天线阵列，至少包括N行乘M列辐射单元和与所述辐射单元对应耦合的可变增益放大器，移相器和功放器；所述控制单元，用于从所述N行乘M列辐射单元中确定第一天线子阵列，所述第一天线子阵列包括X1行乘Y1列辐射单元，其中，1≤X1≤N，1≤Y1≤M，且X1＞Y1；控制所述第一天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第一波束，其中，不同的相移增量对应不同的第一波束；根据接收端的反馈，从所述多个第一波束中确定一个第一对准波束；所述控制单元，还用于：从所述N行乘M列辐射单元中确定第二天线子阵列，所述第二天线子阵列包括X2行乘Y2列辐射单元，其中，1≤X2≤N，1≤Y2≤M，且Y2＞X2；控制所述第二天线子阵列的相移增量变化，以生成多个第二波束，其中，不同的相移增量对应不同的第二波束；根据接收端的反馈，从所述多个第二波束中确定一个第二对准波束。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当Y1大于或者等于2，所述Y1列辐射单元中的任意两列相邻的辐射单元之间的列间距为d1，其中λ/4≤d1≤λ。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述天线阵列在第一平面上；所述多个第一波束在所述第一平面上的投影的中心点连成的线在第一方向上，所述第一方向平行于所述X1行乘Y1列辐射单元中的列方向。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一波束在第一方向上的波束宽度为K，所述多个第一波束的扫描步长为K/2，所述第一方向平行于所述X1行乘Y1列辐射单元中的列方向。5.如权利要求1
‑
4任意一项所述的装置，其特征在于，所述Y1列辐射单元中的每一列包括至少两个第一辐射单元，所述至少两个第一辐射单元中任意两行相邻的第一辐射单元之间的行间距为d2，其中λ/4≤d2≤λ。6.如权利要求1
‑
5任意一项所述的装置，其特征在于，当X2大于或者等于2，所述X2行辐射单元中的任意两行相邻的辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹毅，周沐，李聪，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：